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Posté par Redbran le Mardi 08/08/2017 à 00:00
Des molécules d'eau révèlent l'atmosphère d'une exoplanète
Des molécules d'eau rayonnant dans l'atmosphère de l'exoplanète WASP-121b ont permis à des astronomes de prouver qu'elle était dotée d'une stratosphère. L'équipe internationale de chercheurs à l'origine de cette découverte, dirigée par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) d'Exeter et comprenant des chercheurs du PRN PlanetS, a mené ses observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) avec le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur...). C'est la première fois que la présence d'une stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) d'une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d'étoiles situées...) peut être démontrée. Une recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) à lire dans la revue Nature.


© UNIGE G. Bacon
WASP-121b, située à environ 900 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....), est une exoplanète géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...), communément appelée "Jupiter chaud (Les Jupiter chauds ou Pégasides sont une classe d'exoplanètes ayant une masse du même ordre de grandeur que celle de Jupiter (1,9 × 1027 kg). Mais au contraire de...)". Elle tourne autour de son étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la...) en 1,3 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) et se trouve donc à la plus petite distance possible avant que la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de l'étoile ne commence à la déchirer. Cette proximité implique que le haut de son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) (la stratosphère) soit chauffé à 2,500°C environ, une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) à laquelle le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages. Le fer...) existe sous forme gazeuse plutôt que sous forme solide. Autrement dit, son atmosphère est suffisamment chaude pour vaporiser le fer !

Dans la stratosphère terrestre, l'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois...) piège le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...), ce qui augmente la température de cette couche d'atmosphère. D'autres corps du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...) ont également des stratosphères dont le réchauffement est cette fois assuré par le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants. Il...), comme par exemple autour de Jupiter et de Titan (Cliquez sur l'image pour une description), une lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de...) de Saturne.

Dans les planètes du système solaire, la variation de température dans la stratosphère est généralement inférieure à 100°C alors que sur WASP-121b, la température dans la stratosphère augmente de 1000°C. "Il est excitant de mesurer une élévation de température aussi forte, cela signifie que des processus chimiques spéciaux se produisent à des altitudes plus élevées, ce qui pourrait affecter l'évolution atmosphérique de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous une...)", explique Vincent Bourrier, co-auteur de l'étude et membre de PlanetS à l'Université de Genève (UNIGE).

Une étape décisive

Des recherches antérieures menées ces dix dernières années avaient déjà révélé des signes possibles de stratosphères sur d'autres exoplanètes, mais c'est la première fois que des molécules d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) rayonnant ont été détectées, représentant le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par...) le plus clair de l'existence d'une stratosphère exoplanétaire. "Détecter la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) émise par la vapeur () d'eau chaude dans cette exoplanète est une étape décisive pour comprendre le fonctionnement des atmosphères de ces planètes extrêmes", a déclaré David Ehrenreich, co-auteur de l'étude, professeur associé au Département d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant...) principal du Projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité...) du Conseil Européen de recherche FOUR (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les...) ACES*. "La prochaine étape consiste maintenant à repérer et à identifier les molécules responsables de l'élévation de la température."

Note:
* FOUR ACES, pour Future of Upper Atmospheric Characterization of Exoplanets with Spectroscopy, est un projet Consolidator du Conseil Européen de la Recherche (ERC), soutenu par le programme de recherche et d'innovation ERC Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et...) 2020 (bourse n° 724427).


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Source: UNIGE